基于事故樹分析的薄膜型LNG船泄漏事故原因分析

高建豐 袁健威 徐文祥 邱云欽

【摘 要】 為預防LNG船泄漏事故發生，對近年世界各地LNG船泄漏事故進行調查分析，以薄膜型LNG船為研究對象，采用事故樹分析法建立以“薄膜型LNG船泄漏”為頂上事件的事故樹，對選取的38個基本事件進行系統分析，總結出各基本事件對造成LNG船在裝卸、運輸過程中泄漏的結構重要度，從船舶設計選型、預防部件老化、安全操作、安全預警等方面提出防范泄漏事故發生的措施。

【關鍵詞】 薄膜型LNG船；泄漏；事故樹；基本事件；最小割集

0 引 言

隨著LNG清潔能源應用范圍的不斷拓展，LNG船舶數量迅猛增加，相應地，海上LNG船交通事故也在增多，對海上人命財產安全、海洋環境以及碼頭區域的安全都構成了一定的威脅。根據有關機構對LNG船事故的統計，LNG船事故以LNG泄漏事故為主。LNG船的造價高昂，裝載LNG后具有十分巨大的能量，若是發生事故，不僅會造成巨大的經濟損失，還會危及人身安全；因此，為了確保LNG船安全運行，不發生任何重大事故，應該提前采取合理有效的措施來預防。

提高我國的LNG船安全保障系統，保障LNG船安全無事故地運行，對于我國能源產業及環保事業的穩定發展具有深遠的意義。利用事故樹基本理論對LNG船運行過程進行分析，可以分析出導致其事故發生的各種因素，為提前采取合理有效的措施提供理論依據。

1 事故樹基本理論

1.1 事故樹分析法簡介

事故樹分析根據頂上事件來逐步分析導致事故發生的直接因素和間接因素，最終找出事故的基本原因（底事件），通過“與”門、“或”門以及“條件”門等將各類基本事件與中間事件和頂上事件連接在一起，用事故樹形圖表示。

1.2 事故樹分析的基本程序

事故樹分析根據過去已經發生的事故和推測以后可能發生的事故所提供的信息，分析導致事故發生的誘導因素，從而采取正確的防范措施，預防同類事故的再次發生。事故樹分析步驟見圖1。

從事故樹分析可以得出，導致薄膜型LNG船泄漏事故的原因有人為因素、系統自身因素和環境因素三大類。人為因素主要是指LNG船上工作人員未按標準規范操作，系統自身因素主要是指系統內部元件老化等因素，環境因素是指雷擊、風浪擊打等。

2 建立薄膜型LNG船泄漏事故樹

本文以薄膜型LNG船為研究對象，以薄膜型LNG船泄漏作為頂上事件，通過查閱歷年的LNG船泄漏事故分析出誘導因素，歸納總結出導致薄膜型LNG船泄漏的原因有船體結構損壞、液貨艙損壞和卸料臂損壞等，其中：船體結構損壞、液貨艙損壞、卸料臂損壞皆為中間二級事件，進一步分析出導致各二級事件發生的原因，并繼續逐層次深入分解，找到代表各種故障形式的基本事件；最終，得到構建出薄膜型LNG船泄漏事故樹，共由27個各級中間事件（見表1）、36個基本事件（見表2）、10個邏輯“與”門和17個邏輯“或”門構成（見圖2）。

3 薄膜型LNG船泄漏事故定性分析

對1964年至2010年間的薄膜型LNG船事故統計，泄漏事故共18起，占所有事故的40%，其中：7起是由裝卸貨操作不當引起的，3起是由船舶碰撞及擱淺造成的，2起是由雷擊造成的，其余6起是由液貨艙泄漏及卸料臂損壞造成的。[1]由于沒有足夠多記錄在案的LNG船泄漏事故統計數據，因此，通過對部分事故的研究及對薄膜型LNG船結構的分析來找出導致泄漏事故發生的最基本事件，并采用事故樹定性分析法對薄膜型LNG船泄漏事故進行分析。

與定量分析不同，在事故樹定性分析中，各基本事件只有發生和不發生――“1”和“0”兩種情況，便于分析沒有大量統計數據的事故及未發生過的事故。

3.1 求取最小割集

用布爾代數法計算LNG船泄漏事故樹的所有最小割集：{X1}，{X10，X11}，{X10，X12}，{X13，X14}，{X15，X16}，{X17}，{X18}，{X2}，{X19，X20}，{X19，X21}，{X19，X22}，{X19，X23}，{X24}，{X25}，{X26}，{X27}，{X28}，{X3}，{X29}，{X30}，{X31，X32}，{X33，X34}，{X33，X35，X36}，{X4，X5}{X4，X6}，{X7}，{X8}，{X9，X11}，{X9，X13}。

3.2 底事件結構重要度分析

式中：Ik（i）為基本事件的割集重要度系數； k為事件中最小割集的個數； Er為第r個最小割集； mr為最小割集中含有的基本事件個數； Xi為第i個基本事件，Xi∈Er； i=1，2，3，…，n。

運用該公式計算各事件的重要度并相互比較，可得：IX30=IX29=IX28=IX27=IX26>IX19>IX25=IX24= IX18= IX17= IX8= IX7= IX3= IX2= IX1= IX13= IX11=IX10=IX9>IX33>IX34=IX32=IX31=IX23=IX22=IX21=IX20=IX16=IX15=IX14=IX13=IX4>IX36=IX35=IX6=IX5。

由上述事件結構重要度比較可知，表2所列基本事件中，閥門泄漏（X26）、法蘭密封失效（X27）、管道使用年限過長（X28）、管道材質不合格（X29）和卸料臂伸展過長（X30）等事件對導致薄膜型LNG船發生泄漏事故的影響最大；系泊松動（X1）、船舶擱淺（X2）、船舶碰撞（X3）、干燥器損壞（X17）、無干燥劑或干燥劑失效（X18）和濕度計損壞（X19）等事件對LNG泄漏事故的發生影響較大；雷電擊中船體（X4）、電液控制系統失控（X35）等事件對LNG泄漏事故發生的影響較小。

4 結果分析和預防措施

從基本事件結構重要度分析的結果與歷史數據對比可以發現，重要度高的基本事件并不一定是導致事故經常發生的基本事件，兩者并不完全重合。這是因為每個基本事件的發生概率不同，重要度高的基本事件往往被重點關注，如管道材質不合格、管道使用年限過長等基本事件，會受到工作人員的重點檢查，發生此類事件的概率反倒很小；因此，導致LNG船發生泄漏事故的諸多因素是可以人為去除的，通過工作人員落實安全規范來避免LNG船泄漏事故的發生是切實可行的。為保障LNG船安全，針對引發事故的因素提出以下防范措施：

（1）選用型號匹配的合格閥門，定期檢查，發現問題應及時更換；經常檢查各管線，密切注意管線是否老化、破裂，發現問題及時更換；定期對液貨艙內部各個部件進行檢測，提前發現機械故障并解決。

（2）加強對卸料臂操作人員的培訓工作，以保證其能按安全規范正確操作卸料臂；加強相關操作人員的素質，對涉及LNG操作的所有人員應按要求經常進行培訓、考察，保證相關人員有資格進行安全操作。

（3）做好航線計劃，對LNG船舶航跡進行連續監控，以保證其不偏離航道，避免發生碰撞、觸礁等；在惡劣天氣或能見度低時，禁止LNG船進出港，在LNG船航行期間，提前做好天氣預報工作；加強對LNG船海事安全監督管理的研究，從而最大程度地降低LNG船停泊、卸載作業時的風險。

5 結 語

運用事故樹分析法來分析薄膜型LNG船泄漏事故，遞進分析出導致頂上事件發生的根本因素，針對這些因素提出相應的預防措施，從而體現了事故樹分析法全面、簡潔、可靠、靈活易懂的特點，是系統安全工程中重要的分析法之一。

參考文獻：

[1] 張文海.LNG船歷史事故研究[J].船舶，2011（4）：1-5.